JPS6298092A - 配管用ベロ−ズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高温配管系の伸縮管接手に用いられる配管用
ベローズに関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に温度変化のある内部流体に対する配管などにおい
ては、発生する変位２曲げなどを機械的に吸収すること
を目的としてベローズを使用した伸縮管継手が用いられ
る。

高温の配管系では、配管系各部の温度差により熱膨張の
格差を生じ、曲管部や接続管部の固定端近傍に局部的な
過大応力を発生させる危険がある。

この過大応力は、伸縮管継手の高撓性により局部応力の
発生による破損を回避することができる。

伸縮管継手は１通常ベローズと称する高撓性を有する薄
肉の蛇腹状管体および接続部とそのベローズに作用する
内圧などによる過大な変位を拘束する金具（ヒンジ、ジ
ンバル、タイロッドなど）とで構成されているのが通例
である。また金具を要しない場合も、金具を使用する場
合もあるが、いずれの場合でも金具は、補助的手段であ
り、変位吸収の機能はベローズが負っている。

従来の高温配管用伸縮管継手においては、第４図に示す
ようにベローズ１を配管部２で接続した構造を有してい
るが、経済性の観点よりさらに高伸縮量を可能とするベ
ローズが求められている。

しかしながら、従来例においては１機械的強度を向上さ
せて長寿命化を図ると、ベローズ１自体の強度を上げざ
るを得す、その結果、高伸縮量が達成できなくなる璧点
がある。

すなわち、高伸縮址の高温配管用ベローズにおいては、
弾性範囲を超えて使用することとなるため、繰返し塑性
ひずみによる疲労破壊がベローズの寿命を制限する要因
であり、その達成のためには塑性ひずみの低下と疲労限
度の向上という矛盾する要請を両立させる必要があり、
従来の単純な構成では両立は困難であった。

塑性ひずみを低下させるためには、局部的な変形の集成
を避けるために、ベローズ自体の強度を高めるか、補強
リングなどを設ける必要があり、厚肉の構造を含むこと
から、熱衝撃に対するき裂の発生など抵抗力を低下させ
る欠点を有する。

厚肉構造を避ける方法としては、ベローズの多層化があ
り、多層化によって各層の疲労強度を改善しつつ、き裂
の貫通を困難にし、もってベローズ全体の耐久性および
信頼性を向上させることが期待できるが、実際には層と
層の間に揮発性不純物が吸着などによって存在すること
があり、この不純物が高温で揮発膨張することによって
ベローズが破損し易くなる欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、高温配管系において配管の熱変形による伸縮
を効果的に吸収して過大な熱応力の発生を抑制する配管
用ベローズを提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明は、熱変形による配管の伸縮を吸収する高温配管
系の配管用ベローズにおいて、ベローズを形状記憶合金
で製作して高温の使用状態における形状を記憶させると
共に、配管への取付作業は常温における配管の伸縮状態
に対応した形状に成形して行わせ、これによって配管へ
の取付作業を容易にすると共に高温使用時にはベローズ
内の応力を小さくしたままで配管の熱膨張を効果的に吸
収できるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図は形状記憶合金（例えばＴ１Ｎｉ系形状記憶合金
）でつくられ形状記憶した配管用ベローズ１０を示して
いる。

一般に形状記憶合金は第３図（Ａ）に示すように、オー
ステナイト変態終了温度（以下Ａｆ点と呼ぶ）以下では
応力を除荷してもひずみは零に戻らないが、　Ａｆ点以
上では第３図（Ｂ）に示すように零に戻る。

これは形状記憶合金はＡｆ点以下でひずみをあたえても
、　Ａ１点以上に加熱するとひずみが零に戻ることを意
味する。

従ってベローズ１０を高温の動作状態に合せて形状記憶
させ、　Ａｆ点以下で配管への取付加工時の形状に成形
して配管への取付けを行うと、　Ａ、点以上の高温にな
る動作状態ではベローズの形状は記憶形状に戻るのでひ
ずみがはゾ零に戻り、従って応力もはゾ零になる。

第２図は第１図に示す形状に形状記憶したベローズ１０
をＡｆ点以下でベローズの長手方向に伸ばして配管２に
取付けた状態を示している。長手方向の伸長量は配管系
の熱膨張に見合った長さとなっている。

Ａｆ点以上の高温使用状態では、　ベローズ１０は第１
図に示す記憶形状に戻ると共に、配管系自体もベローズ
１０の記憶形状に対応した量だけ膨張するので、結局ベ
ローズ１０のひずみは零に近すき。

従ってその応力もはゾ零になる。

一般に形状記憶合金のＡｆ点は１００℃以下であり。

従って１００℃以上の高温配管系では形状記憶合金で作
ったベローズは有効な熱膨張吸収体として動作できる。

また従来のベローズは圧縮あるいは引張りの状態で配管
系に取付けるので取付作業が困遥であるが、本発明によ
る形状記憶合金のベローズは、所望の長さに成形して配
管系へ取付けることができるので、取付作業が極めて容
易になる。

なお必要によっては、特性の異なる複数の形状記憶合金
を組合せて構成することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ベローズを形状記
憶合金で製作し、高温使用状態の形状に形状記憶させ、
配管取付時は常温で取付加工状態に成形して取付加工を
行っているので、取付作業が容易になると共に、高温の
使用状態では記憶形状に戻って小さな応力で効率よく配
管系の熱膨張を吸収できる合理的な配管用ベローズが得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すベローズ
の記憶形状図および取付時の成形形状図、第３図（Ａ）
、（Ｂ）はそれぞれ形状記憶合金のＡ、魚具下およびＡ
、点以上における応力−ひずみ特性図、第４図けに来の
ベローズの一例を示す図である。 １・・・ベローズ　　　　２・・・配管１０・・・記憶
合金製ベローズ 代理人　弁理士　猪股祥晃（ほか１名）第１図 第２図 ひ丁゛セ 第８図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱変形による配管の伸縮を吸収する高温配管系の配管用
   ベローズにおいて、ベローズを形状記憶合金で製作して
   高温の使用状態における形状を記憶させると共に、配管
   への取付作業は常温における配管の伸縮状態に対応した
   形状に成形して行わせることを特徴とする配管用ベロー
   ズ。